共固化液体成型工艺与层合板性能实验研究

1144766066 · 发表于 2022-4-12 08:17:15

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复合材料成本过高是限制复合材料扩大应用的主要障碍，因而复合材料的低成本制造技术，以RTM、VARI为代表的液体成型工艺，以共固化、共胶接为代表的大面积整体成型技术得到了深入的研究。本论文所涉及的共固化液体成型工艺是将液体成型工艺与共固化整体成型技术相结合的一种新型的复合材料低成本制造方法，该工艺可以制造复杂形状构件，大幅度减少零件、紧固件数量，并且简化模具设计和树脂充模过程，从而减轻制件重量、降低制造成本。本文所研究的共固化液体成型工艺中涉及两种树脂体系：碳纤维/环氧预浸料树脂体系和液体成型用树脂体系，因此首先考察了两种环氧树脂的工艺匹配性及力学性能，通过液体成型用树脂配方的筛选和改进，得到了一种耐热性与预浸料树脂相当、拉伸性能适中，并且满足灌注时黏度低、凝胶时间长的液体成型用树脂。采用共固化真空灌注工艺成型方法，调节工艺参数得到了预浸料层、真空灌注层树脂含量相近、质量良好的复合材料层合板。将其与预浸料真空成型、真空灌注工艺成型层板性能对比，结果表明，受两种树脂浸渗影响，共固化真空灌注层板GⅠc值处于两种材料体系的平均水平。进一步分析表明，成型过程中预浸料/液体成型层界面处两种树脂的相互扩散程度较小，扩散存在于层间没有渗透到层内。实验结果还表明，共固化真空灌注工艺层合板的层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量受两种材料体系较弱的一方影响较大。预浸料/液体成型层界面处的纤维取向对层间性能影响较大。最后，采用共固化RTM成型工艺制备了层板，对层板成型过程中的压力变化情况、层板成型质量和力学性能进行了研究。结果表明，共固化RTM层合板与与共固化真空灌注成型层合板相比，短梁剪切强度、弯曲强度和模量分别提高了11.9%、18.6%和23.7%，显示出共固化RTM工艺对提高共固化层板性能方面更具优势，界面处两种树脂的相互扩散程度增强，使共固化RTM层板的GⅠc提高60%。

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